由于磁通變化而在導體或線圈中產生電動勢的現象稱為電磁感應。由電磁感應產生的電動勢稱為感生電動勢。判定感生電動勢的大小用法拉第電磁感應定律;判定感生電動勢的方向用楞次定律。
一、法拉第電磁感應定律。
回路中感應電動勢的大小與穿過回路的磁通變化率(即變化快慢)成正比,這個規律叫做法拉第電磁感應定律。
設通過線圈的磁通量為Φ,則單匝線圈的感生電勢的大小為:
e=-?Φ/?t
對于N匝線圈,
其感生電勢為: e=-N?Φ/?t
式中e--在?t時間感生電動勢的平均值(V);
N--線圈的匝數;
?Φ/?t--磁通的變化率,
?Φ是N匝線圈中磁通變化量(Wb),
?t是磁通變化中所需的時間(s)。
上式線表明,線圈中感生電動勢的大小取決于線圈中磁通的變化速率,而不是線圈中磁通本身的大小。如果?Φ/?t=0,則e=0;?Φ/?t越大,則e越大。如果?Φ/?t=0,即使磁通再大,線圈中也不會有感生電動勢產生。
e=-?Φ/?t是計算感生電動勢的公式。
對于在場中切割磁力線的直導體來說,依照式e=-?Φ/?t可推出計算其感生電動勢的具體公式為:
e=BLVsinα
式中
B--磁感應強度(Wb/m2);
L--導體在磁場中的有效長度(m);
V--導體運動速度(m/s);
α--導體運動方向與磁力線的夾角;
當α=0°,即導體運動方向與磁力線平行時,
e=0
當α=90°,即導體垂直于磁力線運動時,e=BLV(最大)。
二、楞次定律。
法國物理學家楞次經過大量實驗,于1843年發現:感生電流的磁通總是反抗原有磁通的變化。即當線圈中磁通要增加時,感生電流就要產生與它方向相反的磁通去阻礙它的增加;當線圈中的磁通要減少時,感生電流就要產生與它方向相同的磁通去阻礙它的減少。這一規律稱為楞次定律。
應用楞次定律判定感生電勢或感生電流的具體方法是:
1、首先確定原磁通的方向及其變化的趨勢(是增加還是減少)。
2、根據楞次定律的內容判斷感生磁通方向。如果磁通增加,則感生磁通與原磁通方向相反,反之,則方向相同。
3、根據感生磁通方向,應用安培定則(右手螺旋定則)判斷出感生電動勢或感生電流的方向。
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